一種多功能抗癌中藥納米載體及其應用

一種多功能抗癌中藥納米載體及其應用
【專利摘要】本發明公開了一種多功能抗癌中藥納米載體及其應用，其中多功能抗癌中藥納米載體是鐵基多孔金屬有機框架包覆的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子。該鐵基多孔有機框架具有高效裝載雙氫青蒿素的能力；同時包覆在所述碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子表面的鐵基多孔有機框架在腫瘤細胞微酸性環境下能降解，實現同步釋放三價鐵離子和雙氫青蒿素，三價鐵離子再進一步被細胞內鐵還原酶還原成二價亞鐵離子，二價亞鐵離子將催化雙氫青蒿素產生自由基，進而殺死腫瘤細胞。
【專利說明】
一種多功能抗癌中藥納米載體及其應用
一、技術領域
[0001]本發明涉及一種多功能抗癌中藥納米載體及其應用，屬于抗癌藥物載體技術領域。
二、【背景技術】
[0002]癌癥是目前人類面臨的最大疾病威脅之一，近30年來癌癥發病率一直呈上升趨勢，據世界衛生組織(WHO)報告，中國平均每年癌癥新發病例約為220萬，因癌癥死亡人數約為160萬。近20年來，中國癌癥死亡率上升了近30%，居死亡原因之首。
[0003]化學治療仍然是腫瘤治療的主要手段之一，目前臨床上廣泛使用的抗癌藥物絕大部分仍為人工合成的，這些藥物在治療癌癥的同時均有很大的毒副作用。在天然植物中尋找具有抗癌活性的高效低毒藥用物質，以期開發全新抗癌藥物是藥物學領域一項重要課題。
[0004]青蒿素是我國在世界上首先研制成功的一種抗瘧新藥，它是從我國民間用于治療瘧疾的草藥青蒿中分離出來的有過氧基團的倍半萜內酯藥物，是目前抵抗瘧疾耐藥性效果最好的藥物。
[0005]青蒿素抗瘧作用的分子機理主要在于其特殊的分子結構一內過氧鍵，在亞鐵離子的作用下，內過氧鍵發生裂解產生大量的自由基，繼而殺死瘧原蟲。也正因為如此，青蒿素及其類似物也被應用于癌癥的治療方面。近年來，有文獻報道腫瘤細胞較正常組織細胞含有豐富的鐵，青蒿素類化合物可以通過與亞鐵離子結合產生自由基，導致腫瘤細胞關鍵組分(脂質，蛋白質，脫氧核糖核酸等)受到不可逆的損傷，藉此途徑達到抗腫瘤的作用。但是腫瘤細胞中的Fe含量與紅細胞中相比仍然比較低，因此需要額外給腫瘤細胞提供外源性鐵，并使其與青蒿素類似物同時輸送到腫瘤病灶，并在細胞內環境下釋放，才有可能達到治療癌癥的目的。
[0006]雖然有文獻報道青蒿素及其類似物能夠治療多種癌癥，但這些結果均是將青蒿素類藥物與含鐵物質和癌細胞共同培養，或是先將癌細胞進行處理使其含有大量鐵后再與青蒿素類藥物培養得到的。此外，由于青蒿素類藥物不溶于水，在聚氧乙烯蓖麻油等常用藥物溶劑中溶解度也不大，導致其生物利用度很低，嚴重影響了其藥效的發揮。
[0007]愛思唯爾生物材料雜志(B1materials，2015年，62卷，35?46頁)報道了一種利用轉鐵蛋白-氧化石墨烯復合材料作為雙氫青蒿素的納米載藥體，實現了同時疏運雙氫青蒿素以及鐵離子的方法。但是，該復合納米載藥體需要首先制備分散性很難控制的氧化石墨烯，再通過復雜方法嫁接轉鐵蛋白，不僅方法復雜、步驟繁瑣，而且利用轉鐵蛋白提供鐵源價格昂貴。
三、
【發明內容】

[0008]有鑒于此，本發明旨在提供一種多功能抗癌中藥納米載體及其應用，能有效裝載抗癌中藥雙氫青蒿素的同時又能向腫瘤細胞供應鐵元素。
[0009]本發明多功能抗癌中藥納米載體，是通過如下方法制備得到的:
[0010]將碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子置于三氯化鐵的乙醇溶液中，室溫下浸泡20-30min，讓碳層充分吸附三價鐵離子，離心除去上清液之后再加入均苯三甲酸的乙醇溶液進行反應，反應結束后離心除去上清液，重復上述步驟包覆5-15次，得到多功能抗癌中藥納米載體--鐵基多孔金屬有機框架包覆的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子。
[0011]其中碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子、三氯化鐵與均苯三甲酸的質量比為(20-30):(40-50):(10-20)；
[0012]三氯化鐵的乙醇溶液的濃度為1-5mmo I/L;
[0013]均苯三甲酸的乙醇溶液的濃度為l-3mmol/L;
[0014]反應溫度為50-80 °C，反應時間為30-50min。
[0015]所述多功能抗癌中藥納米載體的尺寸為130-180nm。
[0016]其中碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子是按照以下方法制備得到的:
[0017]將二茂鐵分散于丙酮中，加入質量濃度30%的過氧化氫水溶液，在密閉條件下于180-220 0C反應48h，得到碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子。
[0018]其中二茂鐵、過氧化氫水溶液與丙酮的質量比為(2-4):(10-20): (200-300)。
[0019]本發明多功能抗癌中藥納米載體裝載雙氫青蒿素的過程如下:
[0020]向雙氫青蒿素的丙酮溶液中加入本發明多功能抗癌中藥納米載體，超聲分散均勻得到混合溶液;攪拌條件下向所述混合溶液中滴加去離子水，其中去離子水與丙酮質量比為5-10:1，滴加完后繼續攪拌反應24小時完成裝載雙氫青蒿素的操作，丙酮揮發完全，去離子水洗滌并離心除去未裝載的雙氫青蒿素，在40 °C真空干燥6h，得到載藥粒子。
[0021]其中雙氫青蒿素、多功能抗癌中藥納米載體與丙酮的質量比為(0.04-0.1):(0.05-0.1):(7-8)ο
[0022]滴加速度控制在0.1-lmL/min。
[0023]裝載反應的溫度為37°C。
[0024]裝載反應時的攪拌速度為1000r/min。
[0025]與現有技術相比，本發明提供了一種鐵基多孔金屬有機框架包覆的碳包超順磁性四氧化三鐵納米藥物載體，它能大量裝載雙氫青蒿素，在外加磁力的誘導下，最大量地被輸送到腫瘤病灶。隨后納米載藥體被腫瘤細胞內吞并進入到核內體和溶酶體，同時外層的鐵基多孔金屬有機框架對酸性環境具有分解響應性，在酸性環境下，載藥體能同步釋放出雙氫青蒿素和三價鐵離子，三價鐵離子被細胞內鐵還原酶進一步還原為二價亞鐵離子，進而催化雙氫青蒿素中的過氧橋鍵產生自由基，破壞腫瘤細胞的脂質，蛋白質，脫氧核糖核酸，進而最終殺死腫瘤細胞。
四、【附圖說明】
[0026]圖1為本發明方法示意圖。
[0027]圖2為本發明實施例制備的多功能抗癌中藥納米載體的X射線衍射圖譜；
[0028]圖3為本發明實施例制備的多功能抗癌中藥納米載體的拉曼光譜圖；
[0029]圖4為本發明實施例提供的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子放大200000倍的透射電鏡照片；
[0030]圖5為本發明實施例制備的多功能抗癌中藥納米載體(包覆5次)放大150000倍的透射電鏡照片；
[0031]圖6為本發明實施例制備的多功能抗癌中藥納米載體(包覆10次)放大150000倍的透射電鏡照片；
[0032]圖7為本發明實施例制備的多功能抗癌中藥納米載體(包覆15次)放大120000倍的透射電鏡照片；
[0033 ]圖8為本發明實施例制備的多功能抗癌中藥納米載體的磁滯回線；
[0034]圖9為本發明實施例制備的多功能抗癌中藥納米載體裝載雙氫青蒿素的紅外光譜圖；
[0035]圖10為本發明實施例制備的載藥粒子進行活體治療實驗后離體解剖小鼠腫瘤的相機照片；
[0036]圖11為本發明實施例制備的載藥粒子進行活體治療過程中腫瘤體積變化隨著療程的關系圖；
[0037]圖12為本發明實施例制備的載藥粒子進行活體治療過程中小鼠體重變化隨著療程的關系圖。
五、【具體實施方式】
[0038]下面結合具體實施例對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0039]實施例1:
[0040]1、將0.3g二茂鐵溶解于30mL丙酮中，超聲分散后逐滴加入1.5mL質量濃度為30 %的過氧化氫水溶液，lOOOr/min的速度磁力攪拌30min后，得到混合溶液;將所述混合溶液轉移至40mL高壓釜中，密閉條件下加熱至210°C，保溫反應48h，反應結束后冷卻至室溫，得到黑色粉末;將所述黑色粉末分別用丙酮和乙醇清洗3次，在40°C真空烘箱中干燥6h，得到碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子。
[0041]對步驟I制備的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子進行電鏡掃描，結果見圖4。圖4為本發明實施例制備的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子放大200000倍的透射電鏡照片，由圖4可知，得到的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子為具有核殼結構的均勻球體，直徑在10nm左右，內部核為多個粒徑小于20nm的納米粒子組成的團簇。
[0042]2、請補充多功能抗癌中藥納米載體的制備過程
[0043]將步驟I制備的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子置于7.5mL濃度為3mmol/L的三氯化鐵乙醇溶液中，室溫下浸泡30min，讓碳層充分吸附三價鐵離子。離心除去上清液之后，加入7.5mL濃度為2mmol/L的均苯三甲酸的乙醇溶液，60 °C下反應30min，反應結束后離心除去上清液，重復上述步驟包覆5-15次，得到多功能抗癌中藥納米載體--鐵基多孔金屬有機框架包覆的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子。
[0044]對本發明多功能抗癌中藥納米載體進行X射線衍射分析，結果參見圖2。由圖2可知，其衍射峰與四氧化三鐵的衍射峰相似，同時還有鐵基多孔金屬有機框架的衍射峰，說明得到的產物為鐵基多孔金屬有機框架包覆的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子。
[0045]對本發明多功能抗癌中藥納米載體進行拉曼光譜分析，結果參見圖3。由圖3可知，1587cm—1和1380cm—1處有sp2雜化的碳的峰，說明得到的產物中間有碳層。
[0046]圖5為本發明多功能抗癌中藥納米載體(包覆5次)放大150000倍的透射電鏡照片，由圖5可知，包覆5次后得到的產物為具有核殼結構的均勻球體，直徑為130nm。
[0047]圖6為本發明多功能抗癌中藥納米載體(包覆10次)放大150000倍的透射電鏡照片，由圖6可知，包覆10次后得到的產物為具有核殼結構的均勻球體，直徑為160nm。
[0048]圖7為本發明多功能抗癌中藥納米載體(包覆15次)放大120000倍的透射電鏡照片，由圖7可知，包覆15次后得到的產物為具有核殼結構的均勻球體，直徑為180nm。
[0049]測量本發明多功能抗癌中藥納米載體的磁滯回線，結果參見圖8。由圖8分析可知，得到的產物的飽和磁場強度為21.2emu/g，在室溫下沒有矯頑力，呈現超順磁性。
[0050]實施例2:
[0051 ]向雙氫青蒿素的丙酮溶液中加入本發明多功能抗癌中藥納米載體(包覆15次)，超聲分散均勻得到混合溶液;攪拌條件下向所述混合溶液中滴加5mL去離子水，滴加速度控制在0.1-1111171^11，滴加完后于37°(:繼續攪拌反應24小時，攪拌速度為100(^/1^11，丙酮揮發完全，去離子水洗滌并離心除去未裝載的雙氫青蒿素，在40 °C真空干燥6h，得到載藥粒子。
[0052]其中雙氫青蒿素、多功能抗癌中藥納米載體與丙酮的質量比為(0.04-0.1):(0.05-0.1):(7-8)ο
[0053]對載藥粒子進行紅外光譜分析，結果參見圖9。由圖9可知，3400cm—1處和1626cm—1處的峰表明得到的產物表面存在羧基，800cm—lUOOcm—1以及1737cm—1屬于雙氫青蒿素的特征峰，說明雙氫青蒿素被成功裝載到鐵基多孔金屬有機框架包覆的碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子中。
[0054]實施例3:
[0055]分別向11.15mg雙氫青蒿素、25mg實施例3制備的載藥粒子中加入5mL生理鹽水，超聲分散均勾。
[0056]將28只接種HeLa癌細胞腫瘤的BALB/c雌性裸鼠隨機分成四組，每組7只，第一組老鼠通過尾靜脈注射生理鹽水作為對照組，第二組老鼠通過尾靜脈注射雙氫青蒿素，第三組老鼠通過尾靜脈注射載藥粒子，第四組老鼠通過尾靜脈注射載藥粒子同時通過在腫瘤處外加0.1-0.2T的磁鐵對載藥粒子進行富集。每次注射量均為lOOyL，每三天注射一次，每次注射前對小鼠腫瘤體積進行測量，同時對小鼠體重進行記錄。
[0057]治療25天后，對所有小鼠進行腫瘤剝離，如圖10所示，對照組、雙氫青蒿素組、載藥粒子組以及載藥粒子加外加磁場組的腫瘤體積依次遞減。
[0058]對四組老鼠腫瘤進行統計分析，如圖11所示，結果表明對照組腫瘤體積是起始體積的27倍左右;雙氫青蒿素組腫瘤體積是起始體積的10倍左右;載藥粒子組腫瘤體積是起始體積的5倍左右;載藥粒子加上外加磁場組腫瘤體積僅為起始體積的2倍左右。說明載藥粒子能有效地將雙氫青蒿素輸送到腫瘤部位，同時在外加磁場的作用下，有更多的載藥粒子富集到腫瘤部位，取得更好的腫瘤治療效果。
[0059]對每組的老鼠體重進行統計分析，如圖12所示，各組老鼠體重都有所增加，說明治療過程中小鼠并未出現食欲不振等現象，顯示了載藥粒子具有良好的生物相容性。
[0060]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種多功能抗癌中藥納米載體，其特征在于是通過如下方法制備得到的: 將碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子置于三氯化鐵的乙醇溶液中，室溫下浸泡20-30min，讓碳層充分吸附三價鐵離子，離心除去上清液之后再加入均苯三甲酸的乙醇溶液進行反應，反應結束后離心除去上清液，重復上述步驟包覆5-15次，得到多功能抗癌中藥納米載體。2.根據權利要求1所述的多功能抗癌中藥納米載體，其特征在于: 碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子、三氯化鐵與均苯三甲酸的質量比為(20-30): (40-50):(10-20)o3.根據權利要求1所述的多功能抗癌中藥納米載體，其特征在于: 三氯化鐵的乙醇溶液的濃度為1-5mmo I/L; 均苯三甲酸的乙醇溶液的濃度為1-3mmo I /L。4.根據權利要求1所述的多功能抗癌中藥納米載體，其特征在于: 反應溫度為50-80 0C，反應時間為30-50min。5.根據權利要求1所述的多功能抗癌中藥納米載體，其特征在于: 所述多功能抗癌中藥納米載體的尺寸為130-180nm。6.根據權利要求1所述的多功能抗癌中藥納米載體，其特征在于所述碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子是按照以下方法制備得到的: 將二茂鐵分散于丙酮中，加入質量濃度30%的過氧化氫水溶液，在密閉條件下于180-220 0C反應48h，得到碳包超順磁性四氧化三鐵納米粒子。7.根據權利要求6所述的多功能抗癌中藥納米載體，其特征在于: 二茂鐵、過氧化氫水溶液與丙酮的質量比為(2-4):(10-20): (200-300) ο8.—種權利要求1所述的多功能抗癌中藥納米載體的應用，其特征在于: 向雙氫青蒿素的丙酮溶液中加入多功能抗癌中藥納米載體，超聲分散均勻得到混合溶液;攪拌條件下向所述混合溶液中滴加去離子水，其中去離子水與丙酮質量比為5-10:1，滴加完后繼續攪拌反應24小時完成裝載雙氫青蒿素的操作，丙酮揮發完全，去離子水洗滌并離心除去未裝載的雙氫青蒿素，在40 °C真空干燥6h，得到載藥粒子； 其中雙氫青蒿素、多功能抗癌中藥納米載體與丙酮的質量比為(0.04-0.1): (0.05-0.1):(7-8)ο9.根據權利要求8所述的多功能抗癌中藥納米載體的應用，其特征在于: 滴加去離子水的滴速控制在0.1-lmL/min。10.根據權利要求8所述的多功能抗癌中藥納米載體的應用，其特征在于: 裝載反應的溫度為37 °C。
【文檔編號】A61K47/48GK105920611SQ201610268544
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】陳乾旺, 汪冬冬, 陳汝慧
【申請人】中國科學技術大學